WO2014193022A1 - Pc 강선이 구비된 만곡된 y자형 교각 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교량 지간 확장 및 하중 전달에 효과적인 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각에 대한 것이다. 본 발명의 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각은 교각 기초 상부에 결합되는 하부 교각; 상기 하부 교각 상부에 결합되는 것으로 교량의 길이 방향 양측으로 각각 만곡되게 분기되어 형성되는 제1상부 교각 및 제2상부 교각; 상기 제1상부 교각 및 제2상부 교각 상단 일부에 걸쳐져 결합되어 제1상부 교각과 제2상부 교각을 연결하는 것으로, 제1상부 교각 및 제2상부 교각의 상단보다 상부로 돌출되어 있고, 내부에 중공이 형성된 박스형의 중간 거더; 상기 제1상부 교각 및 제2상부 교각 상부의 중간 거더 양측 단부에 각각 형성되는 교좌; 및 상기 제1상부 교각과 제2상부 교각 상부의 양 단부 및 중간 거더의 하부를 관통하여 구비되는 PC 강선; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각
본 발명은 교량 거더를 지지하고 교량 거더로부터의 하중을 지반으로 전달하는 구조물인 교각에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 교량 지간 확장 및 하중 전달에 효과적인 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각에 대한 것이다.
교각은 교량의 하부 구조로 교량 거더를 지지하고 교량 거더로부터의 하중을 하부 지반으로 전달하는 구조물로, 철근콘크리트로 시공됨이 일반적이며 상부로부터의 하중 외에 지진 등으로 의한 수평 방향의 하중을 감안하여 설계한다.
콘크리트 교량은 콘크리트의 특성상 장지간 교량 사용에 불리하며, 콘크리트 교량의 상부 구조를 구성하는 콘크리트 거더는 약한 인장력 및 높은 자중으로 인하여 제작 길이에 제한이 있고, 운반 및 양중 부담이 수반되는 게 현실이다.
이러한 이유로 교각 상단의 양측을 확대하여 T자형 형상이 되게 하고, 외측으로 돌출된 교각 상부 양 측에 교좌를 형성하여 중간 거더를 안치시킴으로써, 콘크리트 거더의 길이를 보충할 수 있도록 한 T형 교각이 많이 이용되고 있다.
그러나 상기와 같은 T형 교각은 교각 상부 양 측에 돌출된 중간 거더 부분이 캔틸레버 구조가 되므로, 부모멘트가 크게 작용하여 콘크리트의 균열 또는 파괴를 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 교각 상부 양 측을 캔틸레버 구조로 형성하지 않도록 교각 하부 몸체의 단면을 크게 할 경우에는 교각의 중량이 커지고 교각 기초 및 교각 기초 하부의 말뚝을 크게 할 수 밖에 없었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 교각 상부에 중간 거더를 위치시킴으로써 콘크리트 거더의 길이를 보충하여 교량 지간을 확대함과 동시에 종래 T형 교각에서와 같이 캔틸레버 보 부분으로 인한 부모멘트의 영향을 없앨 수 있는 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 교각 기초 상부에 결합되는 하부 교각; 상기 하부 교각 상부에 결합되는 것으로 교량의 길이 방향 양측으로 각각 만곡되게 분기되어 형성되는 제1상부 교각 및 제2상부 교각; 상기 제1상부 교각 및 제2상부 교각 상단 일부에 걸쳐져 결합되어 제1상부 교각과 제2상부 교각을 연결하는 것으로, 제1상부 교각 및 제2상부 교각의 상단보다 상부로 돌출되어 있고, 내부에 중공이 형성된 박스형의 중간 거더; 상기 제1상부 교각 및 제2상부 교각 상부의 중간 거더 양측 단부에 각각 형성되는 교좌; 및 상기 제1상부 교각과 제2상부 교각 상부의 양 단부 및 중간 거더의 하부를 관통하여 구비되는 PC 강선; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 PC 강선이 매립된 중간 거더의 하부는 상부로 치올림이 형성된 것을 특징으로 하는 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각을 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부 교각은 교량 폭 방향으로 상호 이격되도록 복수 개 구비되어 각 하부 교각 상부에 제1상부 교각, 제2상부 교각 및 중간 거더가 구비되고, 각 중간 거더는 인접한 중간 거더와 연결판으로 연결되어 상부면이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 만곡된 Y자형 교각 상부에 중간 거더를 위치시킴으로써, 콘크리트 거더의 길이를 보충하여 교량 지간을 확대할 수 있으므로 지간의 증대가 필요한 교량에 효율적으로 적용할 수 있다.
둘째, 제1, 2상부 교각을 만곡된 Y자형으로 구성하여 아치 형상을 이루도록 함으로써, 상부 하중을 기초에 효과적으로 전달할 수 있다.
셋째, 제1, 2상부 교각과 중간 거더를 관통하는 PC 강선을 삽입함으로써, 아치 형상의 제1, 2상부 교각이 수직 하중에 대하여 수평 방향 외측으로 벌어지려는 힘을 지지하여 구조적으로 안전하고 효과적인 교각을 만들 수 있다.
넷째, 제1, 2 상부 교각을 연결하는 중간 거더 내부에 중공을 형성함으로써, 구조물의 경량화가 가능하여 하부 구조의 구조적 부담을 줄일 수 있으며, 재료비 절감으로 공사비를 줄일 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각의 실시예를 도시하는 사시도 및 측면도이다.
도 3은 본 발명의 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각에 거더가 설치된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 중간 거더 하부에 형성된 아치의 수평력을 PC 강선이 지지하는 관계를 도시하는 측면도이다.
도 7은 본 발명에서 거더의 수직하중이 교각에 형성된 아치를 통하여 기초에 전달되는 관계를 도시하는 측면도이다.
본 발명의 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각은 교각 기초 상부에 결합되는 하부 교각; 상기 하부 교각 상부에 결합되는 것으로 교량의 길이 방향 양측으로 각각 만곡되게 분기되어 형성되는 제1상부 교각 및 제2상부 교각; 상기 제1상부 교각 및 제2상부 교각 상단 일부에 걸쳐져 결합되어 제1상부 교각과 제2상부 교각을 연결하는 것으로, 제1상부 교각 및 제2상부 교각의 상단보다 상부로 돌출되어 있고, 내부에 중공이 형성된 박스형의 중간 거더; 상기 제1상부 교각 및 제2상부 교각 상부의 중간 거더 양측 단부에 각각 형성되는 교좌; 및 상기 제1상부 교각과 제2상부 교각 상부의 양 단부 및 중간 거더의 하부를 관통하여 구비되는 PC 강선; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20)의 실시예를 도시하는 사시도 및 측면도이다.
본 발명의 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20)은 교각 기초(10) 상부에 결합되는 하부 교각(21); 상기 하부 교각(21) 상부에 결합되는 것으로 교량의 길이 방향 양측으로 각각 만곡되게 분기되어 형성되는 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b); 상기 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b) 상단 일부에 걸쳐져 결합되어 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b)을 연결하는 것으로, 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b)의 상단보다 상부로 돌출되어 있고, 내부에 중공(231)이 형성된 박스형의 중간 거더(23); 상기 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b) 상부의 중간 거더(23) 양측 단부에 각각 형성되는 교좌(25); 및 상기 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b) 상부의 양 단부 및 중간 거더(23)의 하부를 관통하여 구비되는 PC 강선(26); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 교각 기초(10)는 지반에 삽입된 다수의 말뚝 상면에 위치될 수 있으며, 교각 기초(10) 상면에는 하부 교각(21), 제1, 2상부 교각(22a, 22b) 및 중간 거더(23)가 차례대로 위치된다.
상기 제1, 2상부 교각(22a, 22b)은 하부 교각(21) 상부에서 교량의 길이 방향 양측으로 각각 만곡되게 분기되어, 도 2에서와 같이 측면에서 보면 상부의 제1, 2상부 교각(22a, 22b)과 하부의 하부 교각(21)이 전체적으로 Y자 형상을 이룬다.
또한, 상기 제1, 2상부 교각(22a, 22b)은 교량의 길이 방향 양측으로 만곡되게 분기되기 때문에, 측면에서 보면 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b)은 각각 아치 형상을 이루게 된다.
이로써, 상부 구조물로부터의 하중을 아치 구조물에서와 같이 압축력에 의하여 전달한다.
상기 중간 거더(23)는 상기 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b) 상단 일부에 걸쳐져 결합되어 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b)을 연결하는 것으로, 내부에 중공(231)을 형성시켜 중간 거더(23)의 자중을 경감할 수 있도록 한다.
상기 중간 거더(23)는 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b)의 상단보다 상부로 돌출되어, 교좌(25) 상면에 위치되는 거더(30)의 상면과 일치되도록 시공할 수 있다.
그리고 상기 교좌(25)는 상기 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b) 상부의 중간 거더(23) 양측 단부에 각각 형성되는 것으로, 교좌(25) 상부에는 거더(30)의 양단이 위치된다. 이를 위하여 교좌(25) 상부에는 교좌장치인 슈(251)가 설치된다.
상기 PC 강선(26)은 상기 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b) 상부의 양 단부 및 중간 거더(23)의 하부를 관통하여 구비되는 것으로, 아치 형상을 이루는 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b)의 상단이 서로 반대 방향으로 벌어지려고 하는 수평력을 지지한다.
도 3은 본 발명의 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20)의 다른 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20)에 거더(30)가 설치된 상태를 도시하는 사시도이다.
본 발명은 도 3 내지 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 하부 교각(21)은 교량 폭 방향으로 상호 이격되도록 복수 개 구비되어 각 하부 교각(21) 상부에 제1상부 교각(22a), 제2상부 교각(22b) 및 중간 거더(23)가 구비되고, 각 중간 거더(23)는 인접한 중간 거더(23)와 연결판(24)으로 연결되어 상부면이 일체로 구성될 수 있다.
상기 연결판(24)은 두 개의 교각(22)을 연결하여 일체화시키는 구성으로, 도 3 내지 도 5에서는 하나의 교각 기초(10)가 한 쌍의 Y자형 교각(20)을 지지한다.
도 5에서는 제1, 2상부 교각(22a, 22b)을 연결하는 중간 거더(23)에 의하여 교량 지간이 L로 확장됨을 확인할 수 있다.
따라서 장지간 교량에 본 발명을 적극 이용할 수 있으며, 콘크리트 거더(30)의 제작 길이를 L'로 하여 운반 및 양중할 수 있으므로 콘크리트 거더(30)의 자중 경감으로 인한 제작 편의, 운반 및 양중 부담 감소, 시공성 및 구조적 안전성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명에서 중간 거더(23) 하부(232)에 형성된 아치의 수평력을 PC 강선(26)이 지지하는 관계를 도시하는 측면도이고, 도 7은 본 발명에서 거더(30)의 수직하중이 교각에 형성된 아치를 통하여 기초에 전달되는 관계를 도시하는 측면도이다.
본 발명에서는 상기 PC 강선(26)이 매립된 중간 거더(23)의 하부(232)는 상부로 치올림이 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 6에서와 같이, PC 강선(26)에 프리스트레스를 도입하는 과정을 통하여 중간 거더(23)의 하부(232)에 치올림을 형성하는 경우에는 교각의 경량화가 가능할 뿐만 아니라, 중간 거더(23)가 아치 형상을 이루게 되므로, 상부 하중을 효과적으로 제1, 2상부 교각(22a, 22b)에 전달할 수 있다.
도 7에서는 거더(30) 상면에서 작용하는 수직하중이 아치 형상의 제1, 2상부 교각(22a, 22b)을 통하여 하부 교각(21) 및 교각 기초(10)를 거쳐 지반으로 전달되는 관계를 확인할 수 있다.
본 발명의 PC 강선이 구비된 만곡된 Y자형 교각은 교량 거더를 지지하고 교량 거더로부터의 하중을 지반으로 전달하는 구조물인 교각에 대한 것으로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (3)

  1. 교각 기초(10) 상부에 결합되는 하부 교각(21);
    상기 하부 교각(21) 상부에 결합되는 것으로 교량의 길이 방향 양측으로 각각 만곡되게 분기되어 형성되는 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b);
    상기 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b) 상단 일부에 걸쳐져 결합되어 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b)을 연결하는 것으로, 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b)의 상단보다 상부로 돌출되어 있고, 내부에 중공(231)이 형성된 박스형의 중간 거더(23);
    상기 제1상부 교각(22a) 및 제2상부 교각(22b) 상부의 중간 거더(23) 양측 단부에 각각 형성되는 교좌(25); 및
    상기 제1상부 교각(22a)과 제2상부 교각(22b) 상부의 양 단부 및 중간 거더(23)의 하부(232)를 관통하여 구비되는 PC 강선(26); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PC 강선(26)이 매립된 중간 거더(23)의 하부(232)는 상부로 치올림이 형성된 것을 특징으로 하는 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 교각(21)은 교량 폭 방향으로 상호 이격되도록 복수 개 구비되어 각 하부 교각(21) 상부에 제1상부 교각(22a), 제2상부 교각(22b) 및 중간 거더(23)가 구비되고, 각 중간 거더(23)는 인접한 중간 거더(23)와 연결판(24)으로 연결되어 상부면이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 PC 강선(26)이 구비된 만곡된 Y자형 교각(20).
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